黄金分割指的并不是黄金的分割,而是把一条线段分成两部分,使两部分的比值约为0.618。黄金分割有着悠久的历史。它的起源大多认为来自古希腊的毕达哥拉斯。据说,有一天毕达哥拉斯在街上走,经过铁匠铺时,他感到铁匠打铁的声音非常好听,于是驻足倾听。他听了一会就发现,铁匠打铁的节奏很有规律,声音的比例便被毕达哥拉斯用数理的方式表达出来,被应用在很多领域。后来,很多人进行了专门研究,称其为“神圣分割”、 “各种算法中最可宝贵的算法”等。有关“黄金分割”在我国也有记载,虽然没有古希腊出现的早,但它是我国古代数学家独立创造,后来才传入印度的。
黄金分割是一个十分有趣的数学问题,散发出一种令人着迷的气质。据有关资料表明,那时古希腊的毕达哥拉斯学派就把正五角星画在掌心上,作为自己学派的徽章。并且认为把一条线段黄金分割,分割后的线段作长宽所构成的矩形看起来十分美观,所以在绘画和建筑中,这个比例常常被用到。研究发现,健美的人体结构与黄金分割的关系极为密切,肚脐就是全身的“黄金点”,以肚脐为界,上身与下身之比和下身与全身之比约为0.618;肚脐以上部分的黄金点在咽喉,肚脐以下部分的黄金点在膝关节;乳峰线是上体躯干高度的0.618。前额到鼻孔的距离是脸长的0.618,等等。因此,在人体绘画美术雕塑方面,艺术家们都以这一比例为标准,以使自己的作品为最佳。如古希腊神话中的太阳神阿波罗的形象女神维纳斯的塑像,分别代表男女标准美体形,他们的体型比例完全符合黄金分割。黄金分割和黄金矩形还能够给画面带来美感,令人愉悦,在很多艺术品以及大自然中都能找到它。希腊雅典的巴特农神庙就是一个很好的例子,它被公认为世界上最完美的建筑之一。还有达芬奇的《维特鲁威人》符合黄金矩形,《蒙娜丽莎》的脸也符合黄金矩形,《最后的晚餐》同样也应用了该比例布局。
时至今日,黄金分割的美学价值早已扩展,不管是版面没设计装潢广告影视照相,还是日常用品,服饰家具电器等,大多数用到黄金分割。比如,很多电视机收录机的外形人们,设计成黄金矩形。更使人们叹服的是,要使民族乐器胡琴获得最佳音色,其“千斤”必须放在琴弦长度的黄金点上;有经验的节目主持人或独唱演员,他们走上舞台时并不是站在台面中间,而是站在离左端(或右端)三分之一多一点(实际就是台面的黄金点)的地方,这样会使观众感到他十分大方、和谐富有艺术性。
黄金数0.618更为数学家所关注,它的出现,解决了许多数学难题,比如,十等分、五等分圆周;求18度、36度角的正弦、余弦值等。还使优选法成为可能。比如在炼钢时,需要加入某种化学元素来增加钢材的强度。假设已知在每吨钢中需加某化学元素的量在1000—2000克之间,为了求得最恰当的加入量,需要在1000克与2000克这个区间中进行试验。通常是取区间的中点(即1500克)作试验。然后将试验结果分别与1000克和2000克时的实验结果作比较,从中选取强度较高的两点作为新的区间,再取新区间的中点做试验,再比较端点。依次下去,直到取得最理想的结果。这种对分法并不是最快的实验方法,如果将实验点取在区间的0.618处,那么实验的次数将大大减少。这种取区间的0.618处作为试验点的方法称为优选法,也称0.618法。实践证明,对于一个因素的问题,用“0.618法”做16次试验就可以完成“对分法”做2500次试验所达到的效果。
令人惊讶的是,科学家们还发现,人的生命的生物和生理现象中也包含着这个神奇的比例。比如,气温在人体正常体温的黄金分割点上——23℃左右时,恰是人的身心最适度的温度;医学专家观察到,当人的脑电波频率下限是8赫兹,而上限是12.9赫兹,上下限的比率接近于0.618时,乃是身心最具快乐欢愉之感的时刻。正常人的心跳在心电图上也显示出t波出现的位置恰好大约是一次心跳节拍的“黄金分割”位置上。从组成人体含量最多的物质水来说,成年人体水分约占体重的0.618。静脉和毛细血管中含血量约占全血量的0.618,一次最大呼气量约占肺部气体总量的0.618。正常人血压的舒张压与收缩压的比例关系也都符合这一比例。还有一般人的消化道总长9米,其0.618处为5.5米,正是小肠的长度,恰合黄金分割。
黄金分割在社会生活中应用十分广泛。
——社会学家长期的研究与统计结果也表明, 正常人睡眠时间与活动时间的比例关系也都符合这一比例。 如果人的平均寿命是70 岁的话, 那么成年时期的顶峰年龄将是45 岁, 二者的比例关系接近0.618。人在45 岁左右的人最成熟, 社会阅历最丰富,是最富有创造力的年龄。
——在 发型设计上,运用黄金分割会使发型形成变化统一及和谐的美感。比如,刘海可以赋予发型生命力与时尚感,所以专业美发师在发型设计中特别注意刘海设计在发型创作中的画龙点睛作用。刘海区域占顶区约1/3面积,较能有效控制脸型的宽窄; 刘海可以修饰额头宽窄、凸平,调整脸形长短,胖瘦比例;短刘海设计上,根据额头宽窄、长、短、在眉毛与发际线之间,可以运用0.618: 0.382的比例,调整额头凸出者或三庭比例较长者,可以遮盖缺陷或缩短脸形。如果用0.382: 0.618的比例,修饰额头较窄、短者或额头美感不错者,会给人以拉长脸形或个性的展现。在长刘海设计时,针对整个脸形长短,利用发长与脸长比例1:0.618,可以起到修饰颧骨,下颚骨及脸形胖瘦的效果。
——据媒体报道,有一位政协委员曾经交了这样一个提案:选择适当的时机,在全国实行每周4天半的工作制,即每周工作时间36小时。他首先是从世界发展的趋势来看待这个问题的。目前,缩短工作时间已成为潮流,联合国每周工作4天半,欧洲、亚洲和北美的很多发达国家都实行每周4天半甚至是4天的工作制度,工时大都不超过36小时。他又从我国的国情来考虑。现阶段,我国经济能高速发展,其中很重要的原因是劳动生产率不断提高的结果。在劳动生产率提高的前提下,缩短工作时间,让人们有更多的休息时间,进一步与世界接轨已具备了可行性。除此之外,我以为,这位政协委员提出的实行每周4天半工作制还与黄金分割有关。现在是每周休息两天,照此推算,一年就有休息日104天,再加上11个法定节假日,一年就有115个休息的日子,那么, 一年就有250个工作日。而实施每周4天半工作制之后,一年中就减少了26个工作日。考虑到春节、“十一”假期分别多减少的一天,实际上一年要减少24个工作日。实施每周4天半工作制之后,工作日在一年中的比例约为(250-24)÷365×100%=61.9%,这个比例比较接近黄金分割。
黄金分割在军事上的应用也很广泛。
——在冷兵器时代,虽然人们还根本不知道黄金分割这个概念,但人们在制造宝剑、大刀、长矛等武器时,黄金分割也早已体现出,原因是按这样的比例制造出来的兵器,看上去得心——美观大方,用起来应手。
——当发射子弹的步枪刚刚制造出来的时候,它的枪把和枪身的长度比例很不实用,不方便于抓握和瞄准。到了1918年,一个名叫阿尔文约克的美远征军士兵,热衷于对这种步枪的改造,经他改进后的枪型枪身和枪把的比例恰恰符合0.618,就方便于抓握和瞄准了。
——在大炮射击中,如果某种间瞄火炮的最大射程为12公里,最小射程为4公里,则其最佳射击距离在9公里左右,约为最大射程的2/3。在进行战斗部署时,如果是进攻战斗,大炮阵地的配置位置一般距离己方前沿约为1/3倍最大射程处。如果是防御战斗,则大炮阵地应配置距己方前沿约为2/3倍最大射程处。
——两支部队交战,如果其中之一的兵力、兵器损失了1/3以上,就难以再同对方交战下去。正因为如此,在现代高技术战争中,有高技术武器装备的军事大国都采取长时间空中打击的办法,先彻底摧毁对方1/3以上的兵力、武器,尔后再展开地面进攻。
——军队在实施具体的进攻任务时,往往是分梯队进行的,第一梯队的兵力约占总兵力的2/3,第二梯队约占1/3。在第一梯队中,主攻方向所投入的兵力通常为第一梯队总兵力的2/3,助攻方向则为1/3。
——防御战斗中,第一道防线的兵力通常为总数的2/3,第二道防线的兵力兵器通常为总数的1/3。
把黄金分割在战争中体现得最为出色的还应首推成吉思汗所指挥的一系列战事。数百年来,人们对成吉思汗的蒙古骑兵,为什么能像飓风扫落叶般地席卷欧亚大陆颇感费解,若仅用游牧民族的彪悍勇猛、残忍诡谲、善于骑射以及骑兵的机动性这些理由,都还不足以对此做出令人完全信服的解释。据史料记载,蒙古骑兵的战斗队形与西方传统的方阵大不一样,在它的5排制阵形中,人盔马甲的重骑兵和快捷灵动轻骑兵的比例约为2:3,是黄金分割!令你不能不佩服成吉思汗的军事天才,他统帅的大军,不纵横四海、所向披靡,那才怪呢。
黄金分割无处不在,这大概是毕达哥拉斯当年不敢奢想的。难怪维纳斯数学家巴巧利称黄金分割是“神圣比例”,德国天文学家开普勒称黄金分割为“神圣分割”。
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